ผู้ผลิตจากประเทศจีน Saf37/Saf47/Saf57/Saf67/Saf87/Saf97 S Series เกียร์หนอนเกลียวแบบติดตั้งหน้าแปลน เกียร์เฟืองเฉียง

เกียร์เฮลิคอล

การใช้เกียร์ทดรอบแบบเกลียวสามารถปรับปรุงความแม่นยำของเครื่องจักรได้อย่างมาก และลดผลกระทบจากการสั่นสะเทือนและการกระแทกของแกนเพลา เกียร์ทดรอบเป็นชิ้นส่วนเครื่องจักรทรงกลมที่มีฟันที่ขบกัน ฟันเหล่านี้ถูกตัดหรือใส่เข้าไป และได้รับการออกแบบมาเพื่อส่งผ่านความเร็วและแรงบิด

เลื่อน

ในบรรดาเกียร์หลายประเภท เกียร์แบบเกลียวเป็นเกียร์ที่ใช้กันมากที่สุด เนื่องจากเกียร์แบบเกลียวมีการสัมผัสแบบเลื่อน การสัมผัสระหว่างฟันเฟืองสองซี่เริ่มต้นที่จุดเริ่มต้นของฟันซี่หนึ่งและค่อยๆ เปลี่ยนเป็นการสัมผัสแบบเส้นตรงเมื่อเกียร์หมุน
เฟืองเกลียวเป็นเฟืองทรงกระบอกที่มีฟันตัดทำมุมกับแกน มุมนี้ทำให้เฟืองเกลียวสามารถรับแรงต้านการกลับทิศทางความเร็วที่เส้นพิตช์ได้เนื่องจากแรงเสียดทานแบบเลื่อน ส่งผลให้การเคลื่อนที่ราบรื่นขึ้นและสึกหรอน้อยลง นอกจากนี้ เกียร์ทดรอบแบบเฟืองเกลียวยังทนทานและเงียบกว่าเกียร์ทดรอบแบบอื่นๆ อีกด้วย
เฟืองเกลียวแบ่งออกเป็นสองประเภท ประเภทแรกคือเฟืองเกลียวแบบแกนไขว้ ซึ่งนิยมใช้ในเพลาตัวจ่ายไฟ/ปั๊มน้ำมันของเครื่องยนต์รถยนต์ ประเภทที่สองคือเฟืองเกลียวแบบมุมศูนย์ ซึ่งไม่ก่อให้เกิดแรงตามแนวแกน แต่จะก่อให้เกิดความร้อนซึ่งทำให้ประสิทธิภาพลดลง
การจัดเรียงเกียร์แบบเกลียวมักมีความซับซ้อน ทำให้ต้นทุนการทำงานสูงขึ้น นอกจากนี้ การจัดเรียงเกียร์แบบเกลียวยังไม่มีอัตราส่วนแรงบิด/$ เท่ากับเกียร์ดาวเคราะห์ที่มีมุมเกลียวเป็นศูนย์
ในการออกแบบเฟืองนั้น สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาผลกระทบจากการลื่นไถลของเฟือง การลื่นไถลอาจนำไปสู่แรงเสียดทาน ซึ่งอาจทำให้การส่งกำลังลดลง นอกจากนี้ยังนำไปสู่การกระจายภาระที่ไม่สม่ำเสมอ ซึ่งลดความสามารถในการรับน้ำหนักของชุดเกียร์เฟืองเกลียวแบบดาวเคราะห์
นอกจากนี้ นักวิจัยมักละเลยความแข็งแกร่งของการเข้าคู่กันของเฟืองเกลียว จึงได้มีการเสนอแบบจำลองเชิงวิเคราะห์สำหรับความแข็งแกร่งของการเข้าคู่กันของเฟืองเกลียวขึ้นมา

แรงผลักตามแนวแกน

มีหลายทางเลือกสำหรับการรับแรงผลักตามแนวแกนในเกียร์ทดรอบแบบเกลียว ทางเลือกที่ชัดเจนที่สุดคือการใช้เกียร์ทดรอบแบบเกลียวคู่เพื่อชดเชยแรงดังกล่าว อีกทางเลือกหนึ่งคือการใช้แบริ่งรับแรงผลักที่มีความสามารถในการรับน้ำหนักต่ำกว่า ซึ่งจะกลายเป็นชิ้นส่วนที่สึกหรอได้
ในการส่งแรงนั้น แรงจะต้องถูกกระจายไปตามแนวสัมผัส แรงนี้เป็นผลรวมของส่วนประกอบแรงในแนวสัมผัส แนวรัศมี และแนวแกน ส่วนประกอบทั้งหมดนี้จะต้องถูกส่งต่อจากแหล่งกำเนิดไปยังจุดส่งออก ซึ่งเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและเกี่ยวข้องกับการใช้เฟือง
แรงตามแนวแกนจะต้องถูกส่งผ่านเฟือง แรงลัพธ์จะถูกแบ่งออกเป็นส่วนประกอบตั้งฉากและแบ่งไปยังทิศทางแรงผลัก แรงตามแนวรัศมีจะมาจากจุดสัมผัสไปยังศูนย์กลางของเฟืองขับ
ส่วนประกอบของแรงตามแนวแกนยังถูกกำหนดโดยขนาดของเส้นผ่านศูนย์กลางพิทช์ของเฟืองด้วย เส้นผ่านศูนย์กลางพิทช์ที่ใหญ่ขึ้นจะส่งผลให้เกิดโมเมนต์รับแรงมากขึ้น ในทำนองเดียวกัน อัตราทดเกียร์ที่สูงขึ้นจะทำให้ส่งแรงบิดได้มากขึ้น
ควรสังเกตว่าแรงตามแนวแกนเป็นเพียงส่วนเล็ก ๆ ของแรงทั้งหมด แรงปฏิกิริยาตั้งฉากจะกระจายไปตามแนวเส้นสัมผัส
เฟืองเกลียวคู่ก็ไม่ใช่แบบจำลองที่สมบูรณ์แบบของเฟืองก้างปลาเช่นกัน มันมีสองส่วนที่เท่ากัน สามารถใช้แทนกันได้กับเฟืองก้างปลา และมีมุมเกลียวเท่ากันด้วย

ลดแรงกระแทกต่อแกนเพลา

การเพิ่มมุมเกลียวของเฟืองคู่จะช่วยลดผลกระทบจากการสั่นสะเทือนบนแกนเพลาของเกียร์ทดรอบแบบเกลียว อย่างไรก็ตาม วิธีนี้จะไม่ลดการสั่นสะเทือนโดยรวมในเกียร์ทดรอบ ในความเป็นจริงแล้ว มันจะทำให้การสั่นสะเทือนเพิ่มขึ้น ซึ่งอาจนำไปสู่ความเสียหายจากความล้าอย่างรุนแรงในระบบส่งกำลังได้
เนื่องจากมุมเกลียวมีผลต่อเส้นสัมผัสระหว่างฟันสองซี่ เมื่อมุมเกลียวเพิ่มขึ้น ความยาวของเส้นสัมผัสจะลดลง นอกจากนี้ยังมีผลต่อแรงปกติและรัศมีโค้งของฟันด้วย มุมแรงดันก็มีผลต่อรัศมีโค้งเช่นกัน
เฟืองเกลียวมีข้อดีหลายประการเหนือกว่าเฟืองตรง ข้อดีเหล่านี้ได้แก่ การสั่นสะเทือนที่ต่ำกว่า คุณลักษณะ NVH (เสียง การสั่นสะเทือน และความกระด้าง) และการทำงานที่ราบรื่นภายใต้ภาระหนัก นอกจากนี้ยังมีความสามารถในการรับแรงบิดที่ดีกว่า อย่างไรก็ตาม เฟืองเกลียวจะเกิดแรงเสียดทานสูงกว่า และยังต้องการวิธีการเฉพาะในการควบคุมแรงผลักดันอีกด้วย
ขั้นตอนแรกในการลดผลกระทบจากปรากฏการณ์เรโซแนนซ์คือการควบคุมความถี่ในการขบกันของเฟืองเกลียว ซึ่งสามารถทำได้โดยการปรับค่าตัวประกอบการเลื่อนในเฟือง หากค่าตัวประกอบการเลื่อนมีค่ามากเกินไป เฟืองก็จะเกิดปรากฏการณ์เรโซแนนซ์ มุมเกลียวก็ได้รับผลกระทบจากค่าตัวประกอบการเลื่อนของเฟืองเช่นกัน ดังนั้น การควบคุมรูปทรงเรขาคณิตของเฟืองจึงมีความสำคัญเพื่อลดผลกระทบจากปรากฏการณ์เรโซแนนซ์
ถัดไป เราจะตรวจสอบผลกระทบของโครงสร้างเว็บและความหนาของขอบต่อความเค้นที่โคนฟันเฟือง โดยวัดด้วยเกจวัดความเครียด ผลลัพธ์บ่งชี้ว่าความเค้นที่โคนฟันเฟืองสูงสุดเกิดขึ้นเมื่อถึงตำแหน่งการเข้าคู่ที่แย่ที่สุด

การทำงานที่เงียบกว่า

เมื่อเปรียบเทียบกับเฟืองตรง เฟืองเกลียวทำงานได้เงียบกว่ามาก เนื่องจากมีฟันเฟืองที่ใหญ่กว่า นอกจากนี้ยังรับน้ำหนักได้สูงกว่า ทำงานได้ราบรื่นกว่า และมีความเร็วสูงกว่า เฟืองเกลียวจึงเป็นตัวเลือกที่ดีในการใช้แทนเฟืองตรง
พารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดที่เกี่ยวข้องกับการลดเสียงรบกวนคือ อัตราส่วนการสัมผัสของเฟือง ซึ่งมีค่าตั้งแต่ต่ำกว่า 1 ไปจนถึงมากกว่า 10 และกำหนดโดยจำนวนฟันที่ตัดกับเส้นขนานของเพลาที่จุดศูนย์กลางของแกนกลาง นอกจากนี้ยังเป็นตัวบ่งชี้ที่ดีของระดับการลดเสียงรบกวนที่เฟืองเกลียวให้ได้
นอกจากนี้ เฟืองเกลียวมีการโก่งตัวจากแรงกระแทกต่ำกว่าเฟืองตรง เนื่องจากจุดสัมผัสเลื่อนไปตามพื้นผิวเกลียวของแต่ละฟัน ซึ่งยังช่วยเพิ่มการหน่วงภายในให้กับระบบเฟืองอีกด้วย
แม้ว่าเฟืองเกลียวจะมีเสียงรบกวนน้อยกว่าเฟืองตรง แต่ก็มีการสึกหรอสูง ซึ่งอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของเฟือง อย่างไรก็ตาม สามารถปรับปรุงความเรียบของพื้นผิวฟันเฟืองได้โดยการเจียร นอกจากนี้ การใช้งานเฟืองในน้ำมันหล่อลื่นก็สามารถช่วยปรับปรุงความเรียบของพื้นผิวฟันเฟืองได้เช่นกัน
มีอุตสาหกรรมหลายประเภทที่ใช้เฟืองเกลียว ตัวอย่างเช่น อุตสาหกรรมยานยนต์ใช้ในระบบส่งกำลัง นอกจากนี้ยังใช้ในอุตสาหกรรมเกษตรกรรม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในรถบรรทุกขนาดใหญ่
เฟืองเกลียวเป็นที่รู้จักกันดีว่าสร้างความร้อนน้อยกว่าและเงียบกว่าเฟืองชนิดอื่น นอกจากนี้ยังสามารถส่งกำลังแบบขนานระหว่างเพลาที่ขนานกันหรือไม่ขนานกันได้อีกด้วย

ความแม่นยำที่ได้รับการปรับปรุง

การเพิ่มความแม่นยำของเกียร์ทดรอบแบบเกลียวเป็นกุญแจสำคัญในการทำงานและความน่าเชื่อถือ ความแม่นยำของเกียร์ทดรอบขึ้นอยู่กับคุณสมบัติหลายประการ ที่สำคัญที่สุดคือรูปทรงและระยะนำของฟันเฟือง นอกจากนี้ ยังต้องคำนึงถึงความต้องการกำลังของระบบขับเคลื่อนด้วยเกียร์ด้วย
รูปทรงของเฟืองเกลียวเป็นคุณลักษณะที่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงมากที่สุด หากรูปทรงไม่สมมาตร เฟืองจะทำงานเสียงดังเหมือนเฟืองตรง นอกจากนี้ รูปทรงของเฟืองเกลียวยังไวต่อระยะนำมากที่สุดด้วย
เกียร์ทดรอบแบบเกลียวมีบทบาทสำคัญในการส่งกำลังในงานอุตสาหกรรม อย่างไรก็ตาม สภาพการใช้งานที่หนักหน่วงทำให้เกิดความเสี่ยงต่อความเสียหายได้หลายประการ
ประสิทธิภาพของเกียร์ทดรอบแบบเกลียวขึ้นอยู่กับความแม่นยำของเฟืองแต่ละตัว ซึ่งทำได้โดยการลดระยะคลอนให้เหลือน้อยที่สุด วิธีทั่วไปในการลดระยะคลอนคือการเข้าถึงตำแหน่งเป้าหมายทั้งหมดจากทิศทางเดียวกัน วิธีนี้ยังช่วยลดเสียงรบกวนจากการส่งกำลังอีกด้วย
ความแม่นยำของเกียร์ทดรอบแบบเกลียวสามารถปรับปรุงได้โดยการใช้เกียร์ทดรอบอิเล็กทรอนิกส์แบบยืดหยุ่น ซึ่งจะช่วยลดระดับการบิดงอ และยังช่วยเพิ่มความแม่นยำในการผลิตเฟืองอีกด้วย
ชุดเกียร์เกลียวที่มีกล่องเกียร์อิเล็กทรอนิกส์สามารถเพิ่มความแม่นยำในการชดเชยการบิดได้ นอกจากนี้ยังสามารถปรับปรุงการเชื่อมต่อระหว่างแกน B แกน C และแกน Z ได้อีกด้วย ยิ่งไปกว่านั้น กล่องเกียร์อิเล็กทรอนิกส์จะช่วยให้มั่นใจได้ถึงความสัมพันธ์ในการเชื่อมต่อระหว่างแกน Y แกน Z และแกน C
ความแม่นยำของเกียร์ทดรอบแบบเกลียวสามารถปรับปรุงได้โดยการคำนวณความคลาดเคลื่อนของตำแหน่งชุดเฟือง ความคลาดเคลื่อนของระยะพิทช์และความคลาดเคลื่อนของมุมเกลียวเป็นความคลาดเคลื่อนของตำแหน่งสองประเภท

ลดการสั่นสะเทือน

การใช้เกียร์ทดรอบแบบเกลียวสามารถลดการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนได้ เกียร์เหล่านี้ถูกนำไปใช้งานหลากหลายประเภท รวมถึงระบบส่งกำลังในรถยนต์ นอกจากนี้ เกียร์เหล่านี้ยังเงียบพอที่จะใช้งานในสภาพแวดล้อมที่ต้องการความเงียบเป็นพิเศษ
โดยใช้ซอฟต์แวร์ CZPT ได้ทำการเปรียบเทียบการออกแบบตัวเรือนเกียร์สามแบบที่แตกต่างกัน โดยคงขนาดภายนอกและมวลของแต่ละแบบให้คงที่ แต่ใช้ตัวเสริมความแข็งแรงตามแนวยาวและแนวขวางในปริมาณที่แตกต่างกัน จากนั้นจึงเปรียบเทียบแบบจำลองที่ได้กับผลการทดลอง นอกจากนี้ยังได้วิเคราะห์การตอบสนองการสั่นสะเทือนอิสระของแบบจำลองเหล่านี้ด้วย ผลลัพธ์แสดงในรูปที่ 5
ในแง่ของการลดเสียงรบกวน โมเดลเซลลูลาร์ให้ระดับความดันเสียงต่ำที่สุด อย่างไรก็ตาม โมเดลแบบกากบาทให้ระดับเสียงที่สูงกว่า นอกจากนี้ โมเดลเซลลูลาร์ยังให้ผลลัพธ์ค่าสูงสุดถึงต่ำสุดที่ดีกว่าด้วย
ชุดเฟืองป้อนเข้าเป็นแหล่งพลังงานของชุดเฟืองส่งออก นอกจากนี้ยังมีการศึกษาการสั่นสะเทือนของชุดเฟืองส่งออก ซึ่งรวมถึงแผนภาพเฟสและแผนภาพโดเมนความถี่ มีการศึกษาอิทธิพลของแรงบิดขับและความเร็วของเฟืองตัวเล็กต่อการสั่นสะเทือนในเชิงตัวเลข รวมถึงการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของแรงปฏิกิริยาตั้งฉากและความแข็งของสารหล่อลื่นตามเวลาด้วย
การปรับปรุงเฟืองตัวเล็กในขั้นป้อนกำลังช่วยลดการสั่นสะเทือนของชุดเฟืองในขั้นป้อนกำลัง การลดการสั่นสะเทือนนี้ทำได้โดยการเพิ่มตลับลูกปืนคู่ให้กับเพลาป้อนกำลัง

editor by CX 2023-10-20